2020-10-29 08:36:46 南方能源观察 　 作者： 江涛  

近两年来，野火对美国，尤其是西海岸地区的电力供应造成了很大的威胁，出于对野火造成的电力短缺的担心，美国的储能规模持续增长。去年，加利福尼亚州储能系统售出量就已经超过了1万台。今年，加州部分地区的储能项目许可申请比2018年翻了一倍多。

据加州储能联盟(California Energy Storage Alliance，简称CESA)统计，过去10年间，美国可再生能源占比得到了很大提高，发电部门的碳排放量下降了29%，煤炭在电力结构中的比重从45%下降到了23%。天然气的占比增加了约三分之一，从24%增加到38%，风能和光伏发电量分别从几乎为零增加到7.3%和1.8%。

随着可再生能源的普及，水电、风能、光伏等能源的间歇性仍在阻碍其进一步发展，而储能的崛起成为解决这一难题的方案。美国储能协会(U.S. Energy Storage Association, 简称ESA)认为，无论宏观政策或经济因素如何变化，从化石燃料向可再生能源转型都是大势所趋，而储能在未来将发挥越来越大的作用。

1.85亿美元或“砸向”储能

在8月份以来的停电危机中，有部分观点认为电力危机是由于目前过多的可再生能源发电造成的。“一些头条新闻和专家的引述错误地将断电归咎于光伏发电，”加州光储协会(California Solar & Storage Association)执行董事Bernadette Del Chiaro说。相反，Del Chiaro认为，“如果不是电网上所有的光伏发电，周末的停电时间会更长、范围更广。我们需要的是更多的光伏发电与太阳能电池相结合，来覆盖晚上的高峰负荷，而不是建造更多的化石燃料发电厂。”

自2001年电力危机以来，加州超过100万个用户安装了共9吉瓦的光伏发电装置。加州媒体The Desert Sun表示，如果没有这些系统帮助降低下午3点(加州电力需求实际达到峰值的时间)的峰值需求，压力会更大。

但CESA说，在加州，储能只能提供少量的容量来满足需求。根据美国加州电网运营商CAISO的统计，8月中旬大规模停电时，电力缺口在111兆瓦至4400兆瓦之间，而目前整个州仅有约200兆瓦的电网储能(不包括抽水蓄能)。

根据密歇根大学的统计数据，2020年，美国的储能装机容量超过23.2吉瓦，而总装机容量为1100吉瓦。全球储能装机容量总计为173.6吉瓦。

2020年，全球共有1355个储能项目投入运营，40%正在运营的项目位于美国。加州以215个运营项目(4.2吉瓦)成为美国运营项目最多的州，其次是夏威夷、纽约和得克萨斯。

根据《美国复苏和再投资法》，美国能源部可动用1.85亿美元的资金，以支持16个容量超过530兆瓦的大型能源储存项目。目前，储能技术正在变得更加高效和经济可行。一项研究发现，10年来，美国的能源储存经济价值高达2284亿美元。

今年以来，美国各地尤其是加州接收到的储能项目许可申请正在激增。在旧金山以北约80英里的Sonoma，据当地官员称，今年上半年已经签发了174份许可证，超过了2019年全年的161个。该地2018年发放了76份许可证，2017年则为47份。

目前，CAISO有超过216兆瓦正在运行的商业化储能项目。如果所有项目如期完工，年底将达到923兆瓦，是2020年年初的6倍。CAISO首席执行官Steve Berderich说，要想在2045年前实现加州无碳电网的目标，就需要部署总容量15吉瓦的储能系统。加州储能联盟称，未来两到三年内，加州将有大约1吉瓦的储能投入使用。同时，弗吉尼亚州和内华达州宣布了总计3.4吉瓦的长期储能目标。

今年七月，由Switch和Capital Dynamics公司发起的“吉瓦1号”(Gigawatt 1)项目破土动工。该项目将是全球最大的用户侧光储项目，总投资13亿美元，将建设555兆瓦的光伏电站和800兆瓦时的电池储能系统。Switch执行副总裁Adam Kramer称，该项目确保Switch的电力成本将保持在5美分/千瓦时的范围内。

电池储能“雄心”

通常，光伏和风力发电厂建在远离人口中心的地方，需要通过远距离输电。而电池可以占用更少的土地，使它们能够安装在最需要它们的地方。

同时，由于锂离子电池成本的下降，电池系统的成本在过去十年中大幅下降——2012年至2019年间下降了76%。

Capital Dynamics的董事总经理Benoit Allehaut说，该公司正在加州开发2吉瓦的独立储能设备，从2022年开始使用。“如果发生了火灾导致停电，电池可以为需要的地方提供能源，而不受传输限制。”

七月底，特斯拉和PG&E最近在加州Moss Landing的一项创纪录的锂离子电池储能系统已经破土动工，预计将于2021年第二季度开始运行。在高需求时期，该储能系统将有能力以182.5兆瓦时的速率，可持续4个小时向电网输送高达730兆瓦时的电力，而且经过升级后的系统可以达到1.1吉瓦时。特斯拉称，这可以为旧金山的每个家庭供电6个小时。

而在加州圣迭戈，LS Power公司开发的Gateway储能项目在九月份完成了建设，该项目容量为250兆瓦，是目前世界上最大的电池储能项目。

根据2013年立法机关通过的加州储能法案(AB 2514)，要求公用事业公司在2024年前提供至少1325兆瓦的可运行储能能力，其中PG&E的份额为580兆瓦。

PG&E高级副总裁Fong Wan表示，电池储能在提高电网效率和可靠性、减少对化石燃料发电的依赖方面发挥着不可或缺的作用，可以给用户带来更低的总体成本。

PG&E表示，除了增加其公用事业规模的电池储能，它还将继续帮助用户安装住宅和其他用户侧储能系统。该公司表示，截止7月份，超过1万名客户(大部分是居民)已经安装了电池储能装置，总容量约为140兆瓦。

Guidehouse Insights的研究分析师Ricardo Rodriguez表示，今年，美国各企业预计将在2020年在该公司所在地或其附近安装220兆瓦的储能设备，储能容量将在2029年前翻两番。

抽水蓄能仍是最大来源

不过，电池并不是储能的唯一选择，抽水蓄能发电也是储能的重要来源。一些州也在关注发展抽水蓄能的可能性。今年早些时候，加州公共事业委员会(California Public Utilities Commission)宣布，到2026年建设约1吉瓦的抽水蓄能或类似的长期储能资源。

截至2018年，抽水蓄能水电约占美国商业储能容量的95%，全国装机容量约为21.6吉瓦。不过专家们说，要找到合适的抽水蓄能电站的位置是非常困难的，这些电站规模巨大，依赖于山区等特定的地理位置，而且开发时间可能长达10年。

同时，抽水蓄能的发展将需要大量的开支，尤其是在修建水库和发电厂方面，“一旦开始远距离输电，成本会开始大幅上升，”美国储能项目开发商Daybreak Power首席执行官 Jim Day说。不过他认为，尽管成本高昂，抽水蓄能电站仍然具有发展意义，因为它的使用寿命长，能够提供几十年的蓄水量。

2018年，美国能源部的一项研究发现，根据可再生能源发电量增长的模型，到本世纪中叶，美国水电装机容量可能从2015年的101吉瓦增长到近150吉瓦，其中新增抽水蓄能容量为36吉瓦。分析认为，抽水蓄能具有内在灵活性及其提供所需运行储备和提高电网可靠性的能力。

伍德麦肯兹储能主管Daniel Finn-Foley说，抽水蓄能是目前正在使用的一种关键的技术，如果可以解决地理上的问题，将会有机会建造更多的抽水蓄能电站，因为这是一种大家都很了解的、有效的技术，可以储存大量能源。